Produktivní obrábění materiálů

SP2013/98

Petrů Jana prof. Ing.et Ing.Mgr., Ph.D.

prof. Ing. Robert Čep, Ph.D.
prof. Dr. Ing. Josef Brychta
prof. Dr. Ing. Ivan Mrkvica

01. 01. 2013 - 31. 12. 2013

Projekt je svým zaměřením rozdělen do 6 ucelených částí: 1) Možnosti obrábění slitin na bázi niklu - odpovědný řešitel této části projektu je doc. Dr. Ing. Ivan Mrkvica; 2) Rozšíření možností využití 3D souřadnicového měřicího stoje - odpovědná řešitelka části projektu Ing. Lenka Petřkovská, Ph.D.; 3) Víceosé obrábění na frézovacích obráběcích centrech se zaměřením na zlepšování funkčních vlastností obrobeného povrchu - odpovědný řešitel části projektu je Ing. Marek Sadílek, Ph.D.; 4) Testování břitových destiček při obrábění materiálu Inconel 625 - odpovědná řešitelka je Ing. et Ing. Mgr. Jana Petrů, Ph.D.; 5) Výzkum simulací a strategie CNC obrábění - odpovědný řešitel části projektu Ing. Jiří Kratochvíl, Ph.D.; 6) Integrita povrchu po obrábění - odpovědný řešitel části projektu je doc. Ing. Robert Čep, Ph.D. add 1) Moderní konstrukce, především v náročných podmínkách provozu, vyžadují stále kvalitnější konstrukční materiály. Tyto materiály musejí odolávat nepříznivým vlivům prostředí, ve kterém pracují - např. mořská voda při těžebních pracích na vrtných plošinách. Niklové slitiny typu INCONEL, NIMONIC, INCOLOY tyto požadavky splňují. Obrábění těchto materiálu je však velmi problematické. Volba vhodného řezného materiálu a řezné geometrie použitého nástroje umožňuje stanovení optimálních řezných podmínek, na což navazuje zkrácení strojního času, prodloužení životnosti nástroje a tím i zmenšení nákladů na obrábění těchto materiálů. add 2) Projekt je zaměřen na rozšíření možností měření na 3D souřadnicovém měřicím stroji. K tomu, aby se na granitovou desku souřadnicového měřicího stroje daly upnout různé součástky určené k měření, je nutné využít nějaký upínací systém. Součástky standardních tvarů (kruhové, čtvercové) je možné upnout standardním způsobem (sklíčidlo, svěrák). K tomu, aby bylo možné upnout tvarové součástky, je nutné použít jiný upínací způsob. K tomuto upínání se používají stavebnicové upínací systémy, které svou univerzálností, stabilitou a polohováním jsou ideální. Využitím takového upínacího systému se zajistí opakovatelnost upnutí součástí při současném zachování vysoké stability. Upínací systém by měl rovněž zajišťovat co nejvíce stupňů volnosti. add 3) Podstata navrhovaného projektu spočívá ve výzkumu víceosého frézování. Jedná se o snahu zlepšení funkčních vlastností obrobených povrchů při návrhu a zhodnocení obráběcích cyklů. Funkčností obrobeného povrchu lze chápat jako schopnost plnit funkce, pro které byl povrch v předpokládaných podmínkách a za předpokládaných okolností vyrobený. Aby mohl obrobený povrch plnit požadovanou funkci, musí být vyroben tak, aby odolával defektům. add 4) Předmětem řešení projektu je testování vyměnitelných břitových destiček při soustružení materiálu Inconel 625. Experimentální část projektu bude probíhat ve společnosti John Crane, a. s. Cílem je vyhodnotit a eliminovat efekty vznikající při obrábění, a to zejména opotřebení břitu nástroje, lámání a odchod třísek, síly vznikající při obrábění a navrhnout na základě výsledků vhodnou volbou řezné geometrie použitého nástroje, řezné podmínky a procesní prostředí. Po obrábění bude následně provedeno hodnocení ovlivnění povrchové vrstvy se zaměřením na změnu zpevnění a drsnosti povrchu, mikrostruktury a fyzikálně-mechanických vlastností obrobeného materiálu. add 5) CNC systémy ve strojírenství používají již dnes veškeré podniky. Tato část strojírenství je propojená s výpočetní technikou a díky ní je možné simulovat obráběcí proces a přenášet od simulované procesy do praxe bez zbytečných chyb, které byly odstraněny v rámci simulace procesu. Zmenšení počtu chyb pak šetří finanční prostředky strojírenských podniků. add 6) Podstatou této části projektu bude výzkum povrchové a podpovrchové části obrobené plochy do hloubky řádově desetin milimetru. Stav této vrstvy a rozložená napětí podstatným způsobem ovlivňují životnost součástí při provozu. Napětí budou sledována po obrobení různými řeznými parametry pomocí nejméně několika metod (odvrtávání, Barkhausenův šum, RTG) s následnou odezvou na úpravu řezných parametrů tak, aby došlo ke snížení nebo usměrnění těchto pnutí v povrchu.

Ing. Jiří Kratochvíl, Ph.D.
prof. Ing. Marek Sadílek, Ph.D.
Ing. Lenka Čepová, Ph.D.
Ing. Lenka Hřibňáková, Ph.D.
prof. Ing.et Ing.Mgr. Jana Petrů, Ph.D.
Ing. Zuzana Sadílková, Ph.D.
Ing. Adam Janásek, Ph.D.
Ing. Miroslav Janoš, Ph.D.
Ing. David Hřibňák
Ing. Martin Grepl, Ph.D.
Ing. Petr Sysel
Ing. Tomáš Zlámal, Ph.D.
doc. Ing. Marek Pagáč, Ph.D.
Ing. Marek Pavlica, Ph.D.
Ing. Pavel Nováček, Ph.D.
Ing. Antonín Trefil, Ph.D.
Ing. Dalibor Jurok, Ph.D.
Ing. Jakub Slunečka
Ing. Jan Tošenovský
prof. Ing. Robert Čep, Ph.D.
prof. Dr. Ing. Josef Brychta
prof. Dr. Ing. Ivan Mrkvica

Cílem jednotlivých dílčích částí projektu jsou:
add 1) Návrh a ověření vhodných řezných podmínek, nástrojového materiálu a řezné geometrie obráběcích nástrojů pro ekonomické obrábění konstrukčních materiálů na bázi Ni. Porovnání obrobitelnosti těchto materiálů ve stavu odlitém a navařeném.
add 2) Cílem části projektu je rozšíření možností měření na 3D souřadnicovém měřicím stroji a to pomocí speciálního univerzálního upínacího systému. Dále je cílem nákup speciálních rubínových dotyků určených pro měření specifických tvarů.
add 3) Cílem části projektu je nalezení vhodných technologických podmínek obrábění pro zlepšování funkčních vlastností obrobených povrchů, mezi ně patří zejména hodnocená stavu obrobeného povrchu, jako je mikrogeometrie, zbytkové napětí a mikrotvrdost.
add 4) Cílem části projektu je zhodnotit vliv řezných parametrů, řezného materiálu a geometrie nástroje na trvanlivost vyměnitelných břitových destiček a kvalitu povrchové vrstvy obrobených součástí z materiálu Inconel 625.
add 5) Část projektu je zaměřena na CNC obrábění a také na CNC simulaci obrábění. Zefektivnění výroby pomocí simulace procesu.
add 6) Cílem této části projektu je proměření povrchové a podpovrchové vrstvy po obrábění, včetně určení směru a velikosti napětí v jednotlivých řezech s následnou vazbou na změnu řezným podmínek při obrábění moderních materiálů.

Harmonogram projektu:
jaro 2012 – návrh a plán experimentální činnosti
léto 2012 – realizace experimentů
podzim 2012 – měření a vyhodnocení dat, ověřovací provoz
zima 2012 – diskuze výsledků, prezentace výsledků, zhodnocení projektu

Výstupy řešitelského týmu definované podle metodiky RIV jsou naplánovány následující: 10 publikací, z toho minimálně 1 článek v časopise s Impakt Faktorem a 2 publikace v časopisech ze seznamu ISI Web of Knowledge nebo SCOPUS, 5 ověřených technologií, 2 funkční vzorky, publikování 10 diplomových prací, 1 disertační práce.